Исследователи объединили OLED и метаповерхности для создания голограмм в смартфонах

Новое исследование Университета Сент-Эндрюс открывает путь для голографических технологий, которые могут преобразить умные устройства, коммуникацию, игры и развлечения.

В исследовании, опубликованном в журнале Light: Science & Applications, учёные из Школы физики и астрономии создали новое оптоэлектронное устройство, объединив голографические метаповерхности (HMs) и органические светодиоды (OLED).

До сих пор голограммы создавались с помощью лазеров. Однако исследователи обнаружили, что использование OLED и метаповерхностей даёт более простой и компактный подход, который потенциально дешевле и проще в применении, преодолевая основные барьеры для более широкого использования голографических технологий.

Органические светодиоды — это тонкоплёночные устройства, широко используемые для создания цветных пикселей в дисплеях мобильных телефонов и некоторых телевизоров. Как плоский и поверхностно-излучающий источник света, OLED также используются в новых приложениях, таких как оптическая беспроводная связь, биофотоника и сенсорика, где возможность интеграции с другими технологиями делает их хорошими кандидатами для реализации миниатюрных световых платформ.

Голографическая метаповерхность — это тонкий плоский массив крошечных структур, называемых метаатомами, размером примерно в тысячу раз меньше ширины волоса. Они предназначены для управления свойствами света. Они могут создавать голограммы, и их применение охватывает различные области, такие как хранение данных, защита от подделок, оптические дисплеи, линзы с высокой числовой апертурой (например, оптическая микроскопия) и сенсорика.

Однако впервые оба компонента были использованы вместе для создания базового строительного блока голографического дисплея.

Исследователи обнаружили, что когда каждый метаатом тщательно формируется для управления свойствами луча света, проходящего через него, он ведёт себя как пиксель метаповерхности. Когда свет проходит через метаповерхность, в каждом пикселе свойства света немного изменяются.

Благодаря этим изменениям можно создать заранее спроектированное изображение на другой стороне, используя принцип интерференции света, при котором световые волны создают сложные узоры при взаимодействии друг с другом.

«Мы рады продемонстрировать это новое направление для OLED. Комбинируя OLED с метаповерхностями, мы также открываем новый способ генерации голограмм и формирования света», — сказал профессор Ифор Сэмюэл из Школы физики и астрономии.

«Голографические метаповерхности — одна из самых универсальных материальных платформ для управления светом. Этой работой мы устранили один из технологических барьеров, препятствующих внедрению метаматериалов в повседневные приложения. Этот прорыв позволит совершить скачок в архитектуре голографических дисплеев для новых приложений, например, в виртуальной и дополненной реальности», — добавил профессор нанофотоники Андреа Ди Фалько.

«OLED-дисплеям обычно нужны тысячи пикселей для создания простой картинки. Этот новый подход позволяет проецировать полное изображение с одного пикселя OLED», — отметил профессор Грэм Тёрнбулл.

До сих пор исследователи могли создавать с помощью OLED только очень простые формы, что ограничивало их полезность в некоторых приложениях. Однако этот прорыв открывает путь к миниатюрным и высокоинтегрированным дисплеям на основе метаповерхностей.

Больше информации: Junyi Gong et al, OLED illuminated metasurfaces for holographic image projection, Light: Science & Applications (2025). DOI: 10.1038/s41377-025-01912-z